APCUPS电源在电磁兼容符合性问题的解决方案

2020-03-31 21:58 未知

根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明，假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1，则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10，到批量生产时解决需要的费用可能达100，到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此，UPS电源电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
　　针对UPS电源的产品特点，UPS的电磁兼容主要包含以下几个部分：电源的输入、输出传导*;电源的辐射骚扰;UPS的抗*特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
　　1、输入、输出传导的抑制
　　针对传导骚扰，可以从三个方面来考虑：*源、传导途径和直接的骚扰抑制。
　　A、*源的消除和降低：在UPS电源中有整流的AC/DC变换，有SPWM逆变的DC/AC逆变器，有PFC的高频变换电路，有DC/DC变换的回路，这些都是UPS内重要的骚扰源，尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路，因此，合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度，合理地设计高频电流的PCB、布线也可以改善UPS的骚扰;对于功率变换器中的驱动电路，可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻，增加开关电源的上升、下降沿时间，从而减少电压、电流的高频谐波含量。
　　B、传导途径的抑制：由于所有的传导*只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到UPS的输入、输出电源端子，因此，尽量减少传递的途径也是减低UPS不间断电源骚扰的有效方法。例如，将所有的*源安装在离输入、输出端子较远的位置，输入、输出的电源线不从*源附近走线，在*源的进出位置加强抑制处理，通过屏蔽手段将*源和其它部分进行空间隔离，电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
　　C、直接的骚扰抑制：对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况，直接在输入、输出回路采用相应的EMI滤波器件，如电感、高频电容、专用滤波器等将可以再次有效压低UPS整机对外的传导*，实践表明，只要适当加大滤波器的相关参数和衰减的DB值，一般都可以将UPS的传导骚扰压低到标准的限值以内。当然，滤波器的安装必须越靠近输入、输出电源端子越好，因为即使是多几厘米长的接线也会增大*，插座式的滤波器将是最为理想的选择。另外，在滤波器中的电容或外加的EMI滤波电容最好是无感的，以增强滤波效果。
　　2、整机辐射*的抑制
　　对于UPS电源的辐射*，主要有两种方法：辐射源的强度抑制和辐射途径的处理。
　　A、辐射源的抑制：在UPS中，辐射源的辐射强度抑制方法基本同传导的处理相同，因为*源本身即有传导骚扰又有辐射骚扰;另外，对于辐射骚扰，对辐射源采取适当的屏蔽措施将可十分有效地降低辐射*的电平和能量。
　　B、辐射途径的处理:整机外壳的等电位设计：根据电磁场原理，一个接地良好理想密闭的金属六面壳体的内外电磁场不存在相互*，因此UPS的外壳一般应作成金属的，且各个面之间应良好连接，保证为一个等电势体，这样即可十分有效减弱UPS对外的辐射*。一般对于电磁兼容要求严格的场合，UPS的壳体不宜采用塑料制作。
　　进出UPS电源壳体连线的处理：由于UPS必须有输入、输出电源端子、电池扩展端子等连线进出UPS的外壳，因此这些线的防骚扰处理将十分重要，直接影响到测试的结果能否符合标准要求。一般在这些线上适当地加些高频磁环和高频电容就会有很好的效果。
　　3、UPS的抗*设计
　　UPS的抗*主要体现在控制电路的抗扰性，从电路的性质可分为模拟电路的抗*和数字电路的抗*两个方面。良好的抗扰性是保证UPS正常运行的条件，因此，在UPS的控制回路的设计初期就必须将控制电路的抗扰性考虑进去，否则，遇到外界骚扰时整套的控制方案将可能全部推翻。
　　A、模拟电路的抗*：
　　对于开环的模拟控制，一般针对可能出现*的部位适当加入一定的RC电路将骚扰消除;对于闭环的模拟控制，除了采用RC外，还必须对闭环的放大倍数的频率特性进行适当的调整，确保*信号加入时不会对环路产生恶果。
　　对于功率部分的电路，减短所有的连线、加入假负载、减小功率驱动的回路等都可以有效增强功率电路的抗*能力。
　　B、数字电路的抗*：
　　对于数字控制电路，其抗扰性对UPS的可靠性十分重要，因为目前几乎所有的UPS控制都有采用到数字控制的单片机，抗扰性差的系统将可能导致UPS的停机或损坏。
　　数字电路电源的有效滤波是数字电路不受*的基本保证;所有的I/O口应有适当的RC处理;控制电路应尽量远离功率部分;适当的电磁屏蔽措施;良好的PCB布局设计等都可以有效避免数字系统受到外界*。
　　应明确指出的是，对于UPS电源闭环的稳压、同步控制，控制模型的抗*性和软件滤波处理方法在系统建模时就必须有充分合理的考虑，并在系统调试时做完整实验。

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